電力調(diào)度自動化中SCADA系統(tǒng)的功能特征探究

朱維大

摘 要：在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用在電網(wǎng)故障處理和實時監(jiān)控中發(fā)揮著非常重要的作用，改變了傳統(tǒng)的電力調(diào)度方法，是電力調(diào)度中的一次重大革新，同時也是電力系統(tǒng)正常運行的保障?；诖?，本文通過對SCADA系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化中應(yīng)用的重要性進行分析，從數(shù)據(jù)庫功能、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理功能、多態(tài)運行功能等方面論述了電力自動化中SCADA系統(tǒng)功能特征的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度自動化 SCADA系統(tǒng) 功能特征

中圖分類號：TM73 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-00-02

隨著軟件技術(shù)、通信技術(shù)以及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，我國各行各業(yè)都積極實現(xiàn)自動化、智能化，尤其是電力行業(yè)。電力系統(tǒng)是人們正常生產(chǎn)和生活的重要保障，對其實行實時監(jiān)控可以保證電力系統(tǒng)正常工作，同時也極大的促進了電力企業(yè)發(fā)展。SCADA系統(tǒng)在運行過程中，能夠為電力調(diào)度提高各種實用信息，并且保證信息數(shù)據(jù)的完整性，逐漸成為電力調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)自動化不可或缺的工具。

1 SCADA系統(tǒng)在電力調(diào)度自動化的應(yīng)用重要性

SCADA系統(tǒng)又被稱為數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的最為廣泛，尤其是動力系統(tǒng)中。可以對現(xiàn)場正在運行的電力設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測，以此實現(xiàn)設(shè)備各類信號報警、參數(shù)調(diào)節(jié)、測量、控制以及數(shù)據(jù)采集等功能，最適用于調(diào)度自動化。而通常情況下，在電力系統(tǒng)中，其調(diào)度自動化主要分為兩種：一是主站端；二是廠站端。其中主站端安裝的主要位置是調(diào)度側(cè)；而廠站端安裝的主要位置是變電站以及各個發(fā)電廠中，在變電站安裝的廠站端又被稱為變電站自動化系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是其中的重要組成部分，也是電力調(diào)度實現(xiàn)自動化的前提和基礎(chǔ)，同時也是電力系統(tǒng)調(diào)度與經(jīng)濟運行、電力市場安全可靠運營、發(fā)電廠數(shù)據(jù)決策支持、變電站實現(xiàn)自動化的保障。此外，SCADA系統(tǒng)的由人機界面、通信設(shè)施、PLC控制器、遠(yuǎn)程終端以及監(jiān)控計算機構(gòu)成。這種構(gòu)成方式可以覆蓋高達幾千個回路，通過對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行有效采集、監(jiān)測，為電力實現(xiàn)調(diào)度自動化提供強有力的保障。

2 電力調(diào)度自動化中SCADA系統(tǒng)功能特征的表現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)庫功能特征的表現(xiàn)

SCADA系統(tǒng)在調(diào)度自動化中應(yīng)用，其功能的實現(xiàn)需要實時數(shù)據(jù)庫的支持，這樣才能確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速存取和實時運行。同時SCADA系統(tǒng)在各個二次調(diào)度自動化系統(tǒng)中應(yīng)用，有著很高的采集功能需求。而SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)有著同樣的數(shù)據(jù)集、交叉數(shù)據(jù)以及一致的模型等特點，需求比較復(fù)雜，為了滿足二次系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)，在SCADA系統(tǒng)構(gòu)建了實時分布式數(shù)據(jù)庫。分布式數(shù)據(jù)庫在電力自動化系統(tǒng)中應(yīng)用可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存取透明化、數(shù)據(jù)模型維護一體化，使二次調(diào)度系統(tǒng)能夠更加方便的對SCADA系統(tǒng)中的專業(yè)數(shù)據(jù)進行使用和管理，從而充分發(fā)揮其實時功能。分布式數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建是利用局部模式和全局模式相結(jié)合方法，其中全局模式對應(yīng)的是自動化中的全局?jǐn)?shù)據(jù)，而SCADA系統(tǒng)中的專業(yè)數(shù)據(jù)代表對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的局部模式。在數(shù)據(jù)庫中，局部模式包含于全局模式，兩者可以通過松耦合和跨平臺方式進行關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)局部數(shù)據(jù)庫運行與配置和數(shù)據(jù)庫全局?jǐn)?shù)據(jù)維護等進行統(tǒng)一管理。并且對全局和局部各自產(chǎn)生的更新數(shù)據(jù)實時維護，維護人員從局部數(shù)據(jù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)中搜索初始數(shù)據(jù)，利用實時同步和數(shù)據(jù)權(quán)限對數(shù)據(jù)模型進行統(tǒng)一維護。除此之外，局部數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用可以為自動化中各個系統(tǒng)的功能擴展和升級提供了最佳渠道。同時當(dāng)應(yīng)用SCADA系統(tǒng)時，根據(jù)自動化各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集要求，通過進行實時數(shù)據(jù)采集，并實時更新和維護局部數(shù)據(jù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)，從而有效解決數(shù)據(jù)不一致、重復(fù)建設(shè)數(shù)據(jù)以及維護復(fù)雜等問題。

2.2 數(shù)據(jù)采集功能特征的表現(xiàn)

數(shù)據(jù)采集功能是SCADA系統(tǒng)最為核心的功能。在實際運行中，SCADA系統(tǒng)可以對各個變電站和發(fā)電廠自動化信息、類型不同的RTU、傳輸速率等進行采集，同時還可以對當(dāng)?shù)仄渌F(xiàn)場接入終端設(shè)備的信息進行采集。其中，SCADA系統(tǒng)采集、控制、處理、輸出的自動化系統(tǒng)和RTU信息類型有模擬量、數(shù)字量以及狀態(tài)量等。模擬量主要包含功率因數(shù)、溫度、無功功率、有功功率、電流、電壓、頻率等。數(shù)字量包含頻率、電度等。狀態(tài)量包含饋線板或者是RTU的故障信號、運行中的發(fā)電機狀態(tài)信號、主電源裝置停電信號、預(yù)警信號。自動裝置及主保護動作信號、變壓器有載調(diào)壓抽頭位置信號、斷路器位置信號以及事故總信號等。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)采集完畢之后，會利用數(shù)據(jù)處理功能對采集到的各種數(shù)據(jù)進行計算、統(tǒng)計、處理等，并將這些結(jié)果全部錄入到數(shù)據(jù)庫中。

2.3 數(shù)據(jù)處理功能特征的表現(xiàn)

SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能在電力調(diào)度中的應(yīng)用需要從以下幾方面考慮：（1）遙信處理。遙信處理主要是對各個遙信量定義，利用漢字表示刀閘和開關(guān)名稱，同時對開關(guān)合閘、跳閘此時進行在線統(tǒng)計。根據(jù)采集到的事故總信號的動作對開關(guān)正常變位或者是跳閘事故進行區(qū)分，隨后人工設(shè)置刀閘和開關(guān)的狀態(tài)，并將其標(biāo)明。此外，進行遙信處理時，系統(tǒng)可對其狀態(tài)的解除和鎖定設(shè)置一個質(zhì)量標(biāo)志，利用其內(nèi)容顯示的不同對設(shè)備的運行位置、備用位置以及故障位置等進行直觀的區(qū)分。（2）遙測處理。SCADA系統(tǒng)在應(yīng)用時，可以對遙測值工程量進行變換，在變換時，可在線修改其變化系數(shù)，確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r更新處理。同時系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)的合理性和物理性進行檢查時，設(shè)置了兩級越限預(yù)警功能。當(dāng)遙測越限時，系統(tǒng)可自動進行統(tǒng)計，越限標(biāo)準(zhǔn)包含合格時間、越下限、越上限等，收到預(yù)警信息后，系統(tǒng)會對積分值、平均值、最小值以及最大值進行自動計算，從而完成遙測處理。（3）電度量處理。在處理電度量過程中，首先，對其進行分時段統(tǒng)計，并變換其工程量。其次，在分段統(tǒng)計之后，SCADA系統(tǒng)會根據(jù)數(shù)學(xué)公式進行統(tǒng)計計算，實現(xiàn)周期性清零RTU計數(shù)器。

2.4 多態(tài)運行功能特征的表現(xiàn)

為了使各種電力規(guī)劃、研究、在線離線監(jiān)測得到滿足，SCADA系統(tǒng)提供多態(tài)運行功能。多態(tài)運行功能主要包含人機交互態(tài)、控制操作態(tài)等。（1）人機交互態(tài)的設(shè)計使調(diào)度自動化更加人性化。在應(yīng)用過程中，調(diào)度人員可以對各種各樣的圖形界面進行監(jiān)視，包括系統(tǒng)工況圖、配置圖、棒形圖、曲線圖、潮流圖、接線圖以及地理位置圖等。這些圖形內(nèi)容主要包含各種電度量、遙信、遙測等采集量的數(shù)值，調(diào)度人員可對這些數(shù)值進行打印和編輯制作。在此過程中，調(diào)度人員會受到相應(yīng)的權(quán)限控制，未經(jīng)許可不得進行操作。涉及到的調(diào)度操作有復(fù)歸信號操作、查看打印歷史事項、掛牌與檢修、告警實時事項的停止和確認(rèn)、人工置數(shù)以及遙控遙調(diào)操作等。（2）控制操作態(tài)。SCADA系統(tǒng)在應(yīng)用時，可在圖形界面上執(zhí)行控制命令。調(diào)度人員在執(zhí)行控制命令時，其控制操作主要分為3種：一是對中心點刀閘、接地刀閘、隔離開關(guān)以及斷路器進行分合操作；二是對主變分接頭進行升降檔位操作；三是對某些信號進行復(fù)歸操作以及對模擬量輸出進行遙調(diào)操作。在操作時，調(diào)度員必須具備操作權(quán)限，并且其操作過程都會存入SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

3 結(jié)語

綜上所述，SCADA系統(tǒng)的功能在調(diào)度系統(tǒng)自動化中實現(xiàn)，可以有效提高電力管理水平，從而保證其安全穩(wěn)定運行。經(jīng)過上文分析可得，SCADA系統(tǒng)在電力調(diào)度中應(yīng)用，主要是通過對數(shù)據(jù)進行實時采集，利用數(shù)據(jù)處理功能對各種數(shù)據(jù)進行計算、統(tǒng)計、處理，并存入數(shù)據(jù)庫中，在此過程中，需要經(jīng)過一些列的自動控制才能體現(xiàn)出SCADA系統(tǒng)的功能特征。

參考文獻

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